蔡茂生++郝祥偉

摘 要：本文主要介紹了某核電廠核主泵停機(jī)密封的主要結(jié)構(gòu)、組成以及調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，針對(duì)調(diào)試中遇到的問(wèn)題做了簡(jiǎn)要分析，并對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)研究，最終解決了問(wèn)題，為核主泵的安全運(yùn)行提供了保障。

關(guān)鍵詞：核主泵；機(jī)械密封；停機(jī)密封；調(diào)試

中圖分類號(hào)：TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）06-0179-01

1 概述

國(guó)內(nèi)某核電廠核主泵采用了奧地利ANDRITZ廠家的產(chǎn)品，ANDRITZ 核主泵其中不同于其他商家產(chǎn)品的特點(diǎn)之一是設(shè)計(jì)了停機(jī)密封組件。停機(jī)密封是一種特別形狀的活塞，通過(guò)一套充氣和排氣裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，其主要作用是當(dāng)機(jī)械密封發(fā)生損壞或者嚴(yán)重的注入水故障，停機(jī)密封作為最后的屏障，起到防止核反應(yīng)堆冷卻劑泄漏的作用，而在核主泵正常運(yùn)行時(shí)，停機(jī)密封由設(shè)置的彈簧來(lái)保持開啟位置。

2 停機(jī)密封的工作原理

停機(jī)密封安裝在核主泵的第3級(jí)機(jī)械密封之上，與核主泵低壓泄漏管線隔離閥、高壓泄漏管線隔離閥、以及軸封水注入管線上的隔離閥相配合操控：停機(jī)密封的投運(yùn)是靠氮?dú)忉尫砰y關(guān)閉，供應(yīng)管線電磁閥開啟，通過(guò)氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)（RAZ）引入壓力為0.7MPa的氮?dú)鈦?lái)實(shí)現(xiàn)的；如果核主泵第3級(jí)密封發(fā)生嚴(yán)重的故障時(shí)，在核主泵的轉(zhuǎn)子停運(yùn)后，需把停機(jī)密封投運(yùn)，把各主泵機(jī)封組件管線上的電動(dòng)閥關(guān)閉，一回路內(nèi)部水壓往關(guān)閉方向作用于停機(jī)密封上，停機(jī)密封上的活塞向上移動(dòng)，直到活塞中的O型環(huán)壓住泵轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器的下半部，這樣就能避免一回路冷卻劑從核主泵流出，防止了因其機(jī)械密封損壞而導(dǎo)致LOCA（失水事故）事故的發(fā)生。

在核主泵啟動(dòng)前，退出核主泵停機(jī)密封，在低壓泄漏管線投運(yùn)的情況下，通過(guò)先關(guān)閉其氮?dú)夤?yīng)閥，再打開其氮?dú)忉尫砰y來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 停機(jī)密封試驗(yàn)分析

3.1 通道試驗(yàn)

首先對(duì)停機(jī)密封組件上的各設(shè)備的動(dòng)力和控制回路的電纜接線進(jìn)行驗(yàn)證。

3.2 邏輯控制通道試驗(yàn)

確保邊界隔離完整和可控的情況下，通過(guò)以下兩個(gè)階段進(jìn)行測(cè)試：

1）電動(dòng)閥門在試驗(yàn)位置進(jìn)行模擬操作進(jìn)行邏輯控制回路驗(yàn)證；2）電動(dòng)閥在送電位置對(duì)閥門進(jìn)行單體試驗(yàn)。

3.3 核主泵停機(jī)密封在氮?dú)忉尫殴芫€未改造時(shí)功能驗(yàn)證

3.3.1 試驗(yàn)情況

初始條件：RAZ系統(tǒng)壓力0.7MPa，核主泵停運(yùn)，核主泵低壓泄漏隔離閥關(guān)閉，停機(jī)密封氮?dú)忉尫砰y關(guān)閉，供氣閥開啟，確認(rèn)核主泵停機(jī)密封關(guān)閉，停機(jī)密封氮?dú)忉尫殴芫€下游連接至下游RPE（核島疏水排氣系統(tǒng)）系統(tǒng)。

試驗(yàn)過(guò)程：打開核主泵低壓泄漏隔離閥，關(guān)閉氮?dú)夤忾y，打開氮?dú)忉尫砰y，測(cè)量停機(jī)密封開度。

試驗(yàn)結(jié)果：停機(jī)密封并沒(méi)有開啟。

3.3.2 原因分析

經(jīng)過(guò)逐一檢查和分析，發(fā)現(xiàn)是由于停機(jī)密封氮?dú)忉尫砰y下游管線連接至下游RPE系統(tǒng)，存在下游排氣不暢，憋壓所致，所以需要對(duì)氮?dú)忉尫殴芫€進(jìn)行對(duì)空改造。

4 核主泵停機(jī)密封在氮?dú)忉尫殴芫€改造后功能驗(yàn)證

4.1 試驗(yàn)情況

初始條件：氮?dú)忉尫殴芫€下游排空；RAZ系統(tǒng)壓力0.7MPa；核主泵停運(yùn)，停機(jī)密封已切除。

試驗(yàn)過(guò)程：

打開核主泵低壓泄漏隔離閥，關(guān)閉氮?dú)夤忾y，打開氮?dú)忉尫砰y，測(cè)量停機(jī)密封開度。

打開電磁閥，模擬供氣閥“失電開”狀態(tài)，測(cè)量停機(jī)密封開度。

試驗(yàn)結(jié)果：1-2秒時(shí)全部打開，3-4秒內(nèi)回落到50%，5秒以后全關(guān)。

4.2 原因分析

此次試驗(yàn)結(jié)果與下游管線接RPE不同，當(dāng)?shù)獨(dú)忉尫殴芫€與RPE連接時(shí)，停機(jī)密封持續(xù)投運(yùn)，而下游排空時(shí)，停機(jī)密封先投運(yùn)，穩(wěn)定后處于切除狀態(tài)。這說(shuō)明，下游管線的排空有利于氮?dú)獾捻樌尫?，如果連RPE將造成停機(jī)密封的持續(xù)保壓。

本次試驗(yàn)中，前兩秒停機(jī)密封全投運(yùn)，原因?yàn)榈獨(dú)忾y開啟瞬間，RAZ系統(tǒng)壓力大、流量大，導(dǎo)致釋放閥的節(jié)流減壓作用明顯，造成停機(jī)密封投運(yùn)。

4秒后，即使有持續(xù)的氮?dú)饬饕参茨茼旈_停機(jī)密封，說(shuō)明排空穩(wěn)定情況下RAZ系統(tǒng)的氮?dú)饬髁坎蛔阋允雇C(jī)密封誤投運(yùn)。也說(shuō)明釋放管線排空有利于避免停機(jī)密封誤投運(yùn)。

5 核主泵停機(jī)密封功能安全運(yùn)行改進(jìn)研究

核主泵停機(jī)密封供給閥是電磁閥，上游電源來(lái)自LNE（220V交流不間斷供電系統(tǒng)），核主泵停機(jī)密封氮?dú)夤?yīng)閥存在失電或意外故障開啟的情況，所以為了避免這種意外的發(fā)生致使停機(jī)密封在核主泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)誤投的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)施以下改造方案：

（1）停機(jī)密封釋放管線排空的方案。

（2）在氮?dú)夤夤芫€上靠近停機(jī)密封的位置設(shè)置節(jié)流孔板，保證在電磁閥開啟瞬間降低氮?dú)忉尫帕髁浚苊獬霈F(xiàn)誤投現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管線布置情況，氮?dú)夤夤芫€法蘭連接位置增一個(gè)直徑4mm、厚度2mm的節(jié)流孔板。

（3）改造后試驗(yàn)結(jié)果。

停機(jī)密封正常投運(yùn)和退出時(shí)，功能正常；在停機(jī)密封切除情況下對(duì)氮?dú)夤忾y意外開啟試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果是停機(jī)密封沒(méi)有投運(yùn)，滿足要求。

6 結(jié)語(yǔ)

在核主泵正常運(yùn)行中，核主泵停機(jī)密封處在退出狀態(tài)，經(jīng)過(guò)在氮?dú)忉尫殴芫€排空和氮?dú)夤?yīng)管線上增加合適的節(jié)流孔板改進(jìn)后，停機(jī)密封既能滿足核主泵停運(yùn)后正常投運(yùn)，又能避免由于氮?dú)忉尫砰y的意外開啟而在正常運(yùn)行工況下被損壞的風(fēng)險(xiǎn)，此次改進(jìn)，并沒(méi)有改變?cè)泄芫€的壓力邊界完整性，并經(jīng)過(guò)了首臺(tái)機(jī)組的兩個(gè)換了周期的驗(yàn)證，結(jié)果滿足核主泵的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]朱繼洲.核反應(yīng)堆安全分析[M].北京：原子能出版社，1998：108-196.

[2]蔡龍，張麗平.淺談壓水堆核電站主泵[J].水泵技術(shù)，2007（4）：1-9.